环形中心钝体驻涡燃烧室燃烧特性研究

摘要

环形中心钝体驻涡燃烧室是美国Ramgen公司于2007年提出的新概念发动机重要部件之一。该燃烧室主要是为了适应ASCE发动机中旋转冲压压缩转子的高度切向流，减少流动损失。本文利用fluent软件对环形中心钝体驻涡燃烧室的两种工作模式（模式一为:前钝体喷射空气;模式二为:后钝体喷射燃料工作模式和前钝体喷射燃料后钝体喷射空气工作模式）下的燃烧特性进行数值模拟研究。主要研究前后钝体的喷射速度在两种工作模式下对燃烧室工作性能的影响。
　　研究表明:两种工作模式下，驻涡腔内部都能形成稳定旋涡。壁温最高值都出现在驻涡腔前钝体后端面以及燃烧室下端壁。燃烧室在工作过程中存在燃烧室较低侧存在相对空气较少，较高侧处在空气较多的情况。并且在固定的燃料供给，过大的空气喷射或者过小的空气喷射速度都会导致燃烧室工作性能下降。在前钝体喷射空气后钝体喷射燃料的工作模式下，后钝体喷射速度为100m/s、前钝体喷射速度为125m/s的工作情况最好，此时燃烧效率为71.05％，总压损失为4.294％，出口NOX质量分数口气体的0.32％，OTDF为0.48997。在前钝体喷射燃料后钝体喷射空气的工况下，前钝体喷射速度为100m/s、后钝体喷射速度为125m/s，工作性能最好;此时，燃烧效率为84.9％，总压损失系数为3.23％，出口NOX质量分数为0.39％，OTDF为0.597。
　　从燃烧室燃料与空气混合和对燃料的利用上说，工作模式二要优于工作模式一。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景

1．2 驻涡燃烧室国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要内容

第二章 数值计算方法

2．2．1 连续方程

2．2．2 动量守恒方程

2．2．3 能量守恒方程

2．2．4 组分守恒方程

2．2．5 状态方程

2．3 数值模拟方法

2．3．1 fluent软件简介

2．3．2 求解器

2．3．3 湍流模型

2．3．4 燃烧模型

2．3．5 NOx污染模型

2．4 计算模型与网格划分

2．4．1 计算模型

2．4．2 网格划分与后处理

2．5 边界条件设置

2．6 本章小结

第三章 前喷射缝进气后钝体喷射缝供燃料方式下燃烧特性研究

3．1 引言

3．2 数值模拟方案

3．2．1 燃料的性质

3：2．2 计算方案

3．3 前钝体喷射速度对燃烧室工作性能的影响

3．3．1 驻涡燃烧室流线分布

3．3．2 驻涡燃烧室压强分布与气动损失

3．3．3 驻涡燃烧室组分、温度场分析

3．3．4 出口温度场、燃烧效率、NOX排放及壁温分析

3．4 后钝体喷油速度对燃烧室工作性能的影响

3．4．1 流线分布与压强云图分析

3．4．2 燃烧室组分分析

3．4．3 出口温度场、燃烧效率、NOX排放及壁温分析

3．5 本章小结

第四章 前钝体喷射缝供燃料后喷射缝进气的燃烧特性研究

4．1 引言

4．2 数值模拟方案

4．3 后钝体喷射速度对燃烧室工作性能的影响

4．3．1 驻涡燃烧室流线分布

4．3．2 驻涡燃烧室压强分布与气动损失分析

4．3．3 驻涡燃烧室组分、温度场分析

4．3．4 出口温度场、NOx排放及壁温分析

4．4 前钝体喷油速度对燃烧室工作性能的影响

4．4．1 流线分布与压强云图分析

4．4．2 驻涡燃烧室组分、温度场分析

4．4．3 出口温度场、燃烧效率、NOX排放及壁温分析

4．4．4 两种供油模式下的工作性能对比

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介